KR101837300B1 - 지표침투형 지하수 인공함양시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명인 지표침투형 지하수 인공함양시스템에 관한 것으로, 그 구성은, 물이 일정한 방향으로 이동하는 것을 안내하는 용수로부와, 상기 용수로부의 바닥면을 관통하여 하방의 지하대수층과 연통되는 침투유도관부와, 상기 침투유도관부와 상기 용수로부의 연결부위에 설치되어 상기 지하대수층으로 유입되는 물에서 이물질을 제거하는 필터링부와, 상기 침투유도관부를 선택적으로 차폐하는 개폐부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

지표침투형 지하수 인공함양시스템{A Underground Water Artificial Recharge System}

본 발명은 지하수 인공함양시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지표를 통하여 지하대수층에 인공적으로 함양하는 지표침투형 지하수 인공함양시스템에 관한 것이다.

최근 기후가 급변하면서 전 세계적으로 국지성 집중호우나 폭설, 폭우, 가뭄 등의 재해들이 많이 일어나고 있다. 또한, 기상이변으로 인하여 향후 강수량 및 홍수 발생빈도 등이 증가하여 자연재해가 빈번히 발생할 것으로 예측되었다. 우리나라는 연평균 강수의 70%가 6월부터 9월에 집중되는 몬순기후에 속하기 때문에 홍수 및 산사태 등의 자연재해로 인해 많은 인명 및 경제적 피해가 발생되고 있다. 또한, 국토 면적의 70%이상이 산지로 형성되어 있기 때문에 개간을 통해 만들어진 급경사지 농경지가 많다. 이러한 농경지에서는 강우강도의 증가로 지표유출량이 증가하고 이로 인해 토양유실이 심해지고 있으며 이로 인한 수질 악화 및 수생태계 파괴 등 다양한 환경문제가 발생하고 있다.

집중호우, 강우강도의 증가하면서 직접유출은 증가하고 지하수 함양량은 줄어들고 있는 추세이다. 직접유출에 의해 유실된 토양이 하천에 퇴적되고, 감소된 지하수 함양으로 인해 기저유출의 비율이 감소하면서 건기시 하천의 건천화와 우기시 하천으로 유입된 퇴적토가 수생태계에 악영향을 미치고 있다. 따라서 기후변화를 고려하여 안정적인 수생태계를 유지하고 수자원을 확보하기 위해서는 무엇보다 도 유량 확보가 중요하다. 특히 건기에도 안정적인 유량 확보를 위해서는 지하수 함양량을 증대시켜 하천유지용수량을 확보하는 것이 중요하다.

등록특허 제 10-1334266호

상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 지표의 물이 오염되지 않고 적정하게 지하대수층으로 유입될 수 있는 지표침투형 지하수 인공함양시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 상수한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명인 지표침투형 지하수 인공함양시스템은, 물이 일정한 방향으로 이동하는 것을 안내하는 용수로부와, 상기 용수로부의 바닥면을 관통하여 하방의 지하대수층과 연통되는 침투유도관부와, 상기 침투유도관부와 상기 용수로부의 연결부위에 설치되어 상기 지하대수층으로 유입되는 물에서 이물질을 제거하는 필터링부와, 상기 침투유도관부를 선택적으로 차폐하는 개폐부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 용수로부는, 상기 용수로부 바닥면에 돌출된 가이드와 상기 가이드 사이에 침전홈이 형성되는 침전유도부와, 상기 용수로부 바닥면에 상기 물의 이동방향으로 상방으로 경사진 경사면이 형성되고 반대쪽의 수직면에 유입구가 형성되는 유도관입구부와, 상기 용수로부를 따라 이동하는 물의 양과 이동을 제어하는 물막이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 침투유도관부는, 상단에는 상기 유도관입구부와 연결되고, 하방은 지하대수층과 연결되는 유도관과, 상기 유도관에서 상대적으로 상측에 설치되어 상기 유도관을 따라 이동하는 물의 양을 측정하는 유량측정부와, 상기 유량측정부의 하방에 상기 유도관을 관통하여 설치되는 수위조절밸브를 포함하여 구성되고, 상기 수위조절밸브는, 상하가 관통되는 원통형상의 몸체와, 상기 유도관의 상부와 연결되는 제 1유입구와, 상기 유도관의 하부와 연결되는 제 2유입구와, 상기 몸체를 승하강하면서 상기 제 1유로와 상기 제 2유로를 선택적으로 차폐하는 부력체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 침투유도관부는, 상단에는 상기 유도관입구부와 연결되고, 하방은 지하대수층과 연결되는 유도관과, 상기 유도관에서 상대적으로 상측에 설치되어 상기 유도관을 따라 이동하는 물의 양을 측정하는 유량측정부를 포함하고, 상기 개폐부는, 상기 침투유도관부 내에 상대적으로 높은 위치에 설치되는 고수위감지센서와, 상기 침투유도관부 내에 상대적으로 낮은 위치에 설치되는 저수위감지센서와, 상기 고수위감지센서보다 상대적으로 높은 위치에 구비되어 상기 유도관을 선택적으로 차폐하는 도어부와, 상기 고수위감지센서와 상기 저수위감지센서의 신호 및 유량측정부의 신호를 받아 상기 도어부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템에서는 다음과 같은 효과가 있다.

지표수가 이동하는 용수로부에 상대적으로 중량이 큰 이물질을 제거할 수 있는 침전유도부를 구비하고, 지하대수층으로 유입되는 물 속의 이물질을 제거하기 위해 유입구를 흐름의 반대쪽에 위치시키고, 유입경로에 필터링부를 구비하여 지하대수층으로 깨끗한 물이 유입되도록하는 이점이 있다.

아울러, 지하대수층으로 유입되는 물의 양을 제어하기 위해 개폐부가 자동으로 동작하여 지하대수층과 지표에 물이 항상 일정하게 유지될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템의 구성을 보인 도면.
도 2는 본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템을 구성하는 필터링부의 구성을 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템을 구성하는 침투유도관부 구성의 제 1실시예를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템을 구성하는 침투유도관부 구성의 제 2실시예를 보인 도면.

이하, 본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 지하수 인공함양시스템은, 물이 일정한 방향으로 이동하는 것을 안내하는 용수로부(10)와, 상기 용수로부(10)의 바닥면(12)을 관통하여 하방의 지하대수층(S)과 연통되는 침투유도관부(20)와, 상기 침투유도관부(20)와 상기 용수로부(10)의 연결부위에 설치되어 상기 지하대수층으로 유입되는 물에서 이물질을 제거하는 필터링부(30)와, 상기 침투유도관부(20)를 선택적으로 차폐하는 개폐부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 본 발명인 지하수 인공함양시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 용수로부(10)가 마련된다. 상기 용수로부(10)는 내부에 유로가 형성되어 물 등의 유체가 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

상기 용수로부(10)에는 바닥면에 침투유도관부(20)가 마련된다. 상기 침투유도관부(20)는 상기 바닥면(12)을 관통하여 하방의 지하대수층(S)과 연통되도록 하여 상기 물이 상기 용수로부(10)와 상기 지하대수층(S) 사이를 이동할 수 있도록 안내하는 역할을 한다.

상기 침투유도관부(20)와 상기 용수로부(10)의 연결부위에는 필터링부(30)가 마련된다. 상기 필터링부(30)는 상기 용수로부(10)를 따라 이동하는 물이 상기 지하대수층(S)으로 유입될 때 이물질이 흘러들어가지 않도록 이물질을 걸러주는 역할을 한다.

그리고, 상기 침투유도관부(20)에는 개폐부(40)가 마련된다. 상기 개폐부(40)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 침투유도관부(20)를 따라 이동하는 물의 이동을 선택적으로 차폐하는 역할을 한다.

그리고, 상기 용수로부(10)는 상기 물이 이동할 수 있도록 다양하게 구성될 수 있으며 다음과 같이 구성될 수 있다.

상기 용수로부(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 용수로부 바닥면(12)에 돌출된 가이드(14)와 상기 가이드(14) 사이에 침전홈(16)이 형성되는 침전유도부(13)와, 상기 용수로 바닥면(12)에 상기 물의 이동방향을 따라 상방으로 경사진 경사면이 형성되고 반대쪽의 수직면에 유입구(17)가 형성되는 유도관입구부(18)와, 상기 바닥면(12)을 따라 이동하는 물의 양과 이동을 제어하는 물막이부(19)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 용수로부(10)에는 도 1에 도시된 바와 같이 침전유도부(13)가 마련된다. 상기 침전유도부(13)는 도면에 도시된 바와 같이 여러가지 형상으로 형성될 수 있으며, 바닥면에 돌출된 가이드(14)가 마련된다. 상기 가이드(14) 사이에 침전홈(16)이 형성되어 상기 침전홈(16)에 상기 바닥면(12)을 따라 이동하던 이물질이 자중에 의해 침전되면서 걸러진다.

그리고, 상기 용수로부(10)에는 유도관입구부(18)가 마련되다. 상기 유도관입구부(18)는 상기 침투유도관부(20)로 물이 유입되는 입구역할을 한다. 상기 유도관입구부(18)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 용수로부 바닥면(12)에 상기 물의 이동방향으로 상방으로 경사진 경사면이 형성되고, 반대쪽의 수직면에 유입구(17)가 형성되도록 하여 물이 바로 유입되지 않도록 구성된다.

이는 상기 바닥면(12)을 따라 이동하는 이물질이 상기 유도관입구부(18)로 유입되면서 상기 유도관입구부(18)를 차폐하거나 다른 문제가 발생되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 용수로부(10)에는 물막이부(19)가 마련된다. 상기 물막이부(19)는 상기 용수로부(10)를 따라 이동하는 물을 선택적으로 차폐하여 상기 물의 양과 이동을 제어할 수 있도록 한다.

그리고, 본 발명인 지하수 인공함양시스템에는 침투유도관부(20)가 마련된다. 상기 침투유도관부(20)는 상기 용수로부(10)의 물이 지하대수층(S)으로 유입되도록 안내하는 것으로 여러가지 방법으로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 다음과 같이 구성된다.

상기 침투유도관부(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상단에는 상기 유도관입구부(18)와 연결되고, 하단은 지하대수층(S)과 연결되는 유도관(22)과, 상기 유도관(22)에서 상대적으로 상측에 설치되어 상기 유도관(22)을 따라 이동하는 물의 양을 측정하는 유량측정부(24)와, 상기 유량측정부(24)의 하방에 상기 유도관(22)을 관통하여 설치되는 개폐부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 침투유도관부(20)에는 유도관(22)이 마련된다. 상기 유도관(22)은 파이프 형상으로 형성되어 상기 용수로부(10)와 상기 지하대수층(S)을 연통시켜 물이 유동할 수 있도록 안내하는 역할을 한다. 상기 유도관(22)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지층 중 불투수성지층(L)을 통과하도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 유도관(22)에는 상대적으로 하단부에 용수가 이동할 수 있는 통공이 마련될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 불투수성지층(L)을 기준으로 상대적으로 하방에 위치한 유도관(22)에 통공이 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 지하대수층과 용수의 교환이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

상기 유도관(22)에는 유량측정부(24)가 마련된다. 상기 유량측정부(24)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 유도관(22)에 설치되는데, 보다 바람직하게는 상기 불투수성지층(L) 보다 상대적으로 높은 부분에 설치되는 것이 바람직하다.

이는 상기 유도관(22)을 따라 물이 지하대수층(S)으로 이동할 때, 물이 통과할 수 없는 불투수성지층(L) 아래쪽으로 물이 이동하는 양을 정확하게 측정하기 위함이다.

그리고, 상기 유량측정부(24)의 하방에는 개폐부(40)가 마련된다. 상기 개폐부(40)는 상기 지하대수층(S)의 물의 양에 따라 자동으로 상기 유도관(22)을 선택적으로 차폐하는 역할을 한다.

상기 개폐부(40)는 상술한 기능을 위해 여러가지로 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 다음과 같이 구성될 수 있다.

본 발명의 개폐부(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상하가 관통되는 원통형상의 몸체(42)와, 상기 유도관(22)의 상부와 연결되는 제 1유입구(44)와, 상기 유도관(22)의 하부와 연결되는 제 2유입구(46)와, 상기 몸체(42) 내부를 승하강하면서 상기 제 1유입구(44)와 상기 제 2유입구(46)를 선택적으로 차폐하는 부력체(48)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 개폐부(40)의 하방의 지하대수층(S)의 수위에 따라 상기 부력체(48)가 승하강하면서 상기 제 1유입구(44)와 상기 제 2유입구(46)를 차폐하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 지하대수층(S)에 물이 많아 상기 부력체(48)가 상승하면서 상기 제 1유입구(44)를 차단하여 상기 용수로부(10)의 물이 상기 지하대수층(S)으로 이동하는 것을 방지한다.

그리고, 상기 지하대수층(S)의 물의 양이 줄어들면 상기 부력체(48)가 하강하면서 상기 제 1유입구(44)가 열리면서 상기 용수로부(10)의 물이 상기 지하대수층(S)으로 이동하게 된다.

다른 실시예로, 상기 개폐부(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다음과 같은 구성으로 구성될 수 있다.

상기 개폐부(50)는, 상기 유도관(22) 내에 상대적으로 높은 위치에 설치되는 고수위감지센서(52)와, 상기 유도관(22) 내에 상대적으로 낮은 위치에 설치되는 저수위감지센서(54)와, 상기 고수위감지센서(52)보다 상대적으로 높은 위치에 구비되어 상기 유도관을 선택적으로 차폐하는 도어부(56)와, 상기 고수위감지센서(52)와 상기 저수위감지센서(54)의 신호 및 유량측정부(24)의 신호를 받아 상기 도어부(56)를 제어하는 제어부(58)를 포함하여 구성될 수 있다.

이를 구체적으로 설명하면 상기 고수위감지센서(52)의 신호를 수신하면 제어부(58)는 상기 도어부(56)를 차폐하여 더이상 용수로부(10)의 물이 지하대수층(S)으로 유입되지 않도록 차단하고, 상기 저수위감지센서(54)의 신호를 수신하면 제어부(58)는 상기 도어부(56)를 열어 용수로부(10)의 물이 상기 지하대수층(S)으로 유입되도록 제어한다.

그리고, 본 발명인 지하수 인공함양시스템에는 필터링부(30)가 마련된다. 상기 필터링부(30)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용수로부(10)의 물이 상기 지하대수층(S)으로 유입될 때 이물질이 유입되지 않도록 필터링하는 역할을 한다.

상기 필터링부(30)는 다층구조로 형성될 수 있으며, 상기 필터링부(30)의 층중 아래층으로 갈수록 공극률을 낮게 하여 이물질이 걸러지는 것을 극대화할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 지표침투형 지하수 인공함양시스템의 작용에 대해 설명한다.

먼저 이물질을 포함한 물이 용수로부(10)를 따라 일정한 방향으로 유동하면, 물 중의 침전되는 이물질은 바닥면의 침전유도부(13)의 침전홈(16)에 침전된다.

그리고, 물은 유도관입구부(18)를 통하여 유입되어 침투유도관부(20)를 따라 지하대수층(S)으로 유입된다. 이때, 용수로부(10)의 물막이부(19)가 용수로부(10)의 물의 흐름을 차단하여 물의 흐름과 유입되는 물의 양을 조절할 수 있다.

그리고, 상기 유도관입구부(18)를 통과한 물은 필터링부(30)를 통과하면서 이물질이 걸러지고, 걸러진 물이 유도관(22)을 따라 지하대수층(S)으로 이동된다. 이때 유량측정부(24)를 통하여 유동되는 물의 양을 측정하며, 개폐부(40)에 의해 지하대수층(S)에 유입되는 물의 양을 제어할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 용수로부 12: 바닥면
13: 침전유도부 14: 가이드
16: 침전홈 17: 유입구
18: 유도관입구부 20: 침투유도관부
22: 유도관 24: 유량측정부
30: 필터링부 40: 개폐부
42: 몸체 44: 제 1유입구
46: 제 2유입구 48: 부력체
50: 개폐부 52: 고수위감지센서
54: 저수위감지센서 56: 도어부
58: 제어부

Claims (4)

1. 물이 일정한 방향으로 이동하는 것을 안내하는 용수로부;
   상기 용수로부의 바닥면을 관통하여 지층 중 불투수성지층을 통과하여 하방의 지하대수층과 연통되는 침투유도관부;
   상기 침투유도관부와 상기 용수로부의 연결부위에 설치되어 상기 지하대수층으로 유입되는 물에서 이물질을 제거하도록 여러개의 층으로 구성되며, 상기 층 중 아래층으로 갈수록 공극률을 낮게 하여 형성되는 필터링부; 및
   상기 침투유도관부를 선택적으로 차폐하는 개폐부;를 포함하고,
   상기 용수로부는,
   상기 용수로부 바닥면에 돌출된 가이드와 상기 가이드 사이에 침전홈이 형성되는 침전유도부;
   상기 용수로부 바닥면에 상기 물의 이동방향으로 상방으로 경사진 경사면이 형성되고 반대쪽의 수직면에 유입구가 형성되는 유도관입구부; 및
   상기 용수로부를 따라 이동하는 물의 양과 이동을 제어하는 물막이부;를 포함하며,
   상기 침투유도관부는,
   상단에는 상기 유도관입구부와 연결되고, 하방은 지하대수층과 연결되는 유도관;
   상기 유도관에서 상대적으로 상측에 설치되어 상기 유도관을 따라 이동하는 물의 양을 측정하는 유량측정부;
   상기 유량측정부의 하방에 상기 유도관을 관통하여 설치되는 수위조절밸브;를 포함하여 구성되고,
   상기 수위조절밸브는,
   상하가 관통되는 원통형상의 몸체;
   상기 유도관의 상부와 연결되는 제 1유입구;
   상기 유도관의 하부와 연결되는 제 2유입구;
   상기 몸체를 따라 승하강하면서 상기 제 1유입구와 상기 제 2유입구를 선택적으로 차폐하는 부력체;를 포함하여 구성되며,
   상기 개폐부는,
   상기 침투유도관부 내에 상대적으로 높은 위치에 설치되는 고수위감지센서;
   상기 침투유도관부 내에 상대적으로 낮은 위치에 설치되는 저수위감지센서;
   상기 고수위감지센서보다 상대적으로 높은 위치에 구비되어 상기 유도관을 선택적으로 차폐하는 도어부;
   상기 고수위감지센서와 상기 저수위감지센서의 신호 및 유량측정부의 신호를 받아 상기 도어부를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되고,
   상기 고수위감지센서의 신호를 수신하면 상기 제어부는 상기 도어부를 차폐하여 더 이상 용수로부의 물이 지하대수층으로 유입되지 않도록 차단하고, 상기 저수위감지센서의 신호를 수신하면 제어부는 상기 도어부를 열어 용수로부이 물이 상기 지하대수층으로 유입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지표침투형 지하수 인공함양시스템.
   
   
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